汽车防撞预警装置设计与应用(附件)【字数：11448】
摘 要进入新世纪以来，随着科技的不断进步，人们的生活水平越来越高，各种交通工具越来越多，尤其是车辆，现在路上随处可见各式各样的汽车。因为车辆的显著增加，所以交通事故的发生也越来越频繁，因此汽车行驶安全问题也得到了越来越多的关注。本文重点向人们介绍了一种以AT89C51单片机为核心的车辆预警防撞技术，这项技术利用了超声波测距的原理，以AT89C51单片机为核心，设计了车辆预警防撞系统。这个系统主要是将单片机控制模块、超声波测距模块等几个模块结合起来，通过编写单片机程序来实现车辆预警防撞，这个系统可以大大降低汽车行驶的危险性，给人们出行带来更多的便利与安全感。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的背景及意义 1
1.2 课题要求和设计方法 1
第二章 课题方案的设计和论证 3
2.1 系统总体方案 3
2.2 超声波测距原理论证 3
第三章 系统硬件电路设计 5
3.1 单片机系统设计 5
3.1.1 单片机选择 5
3.1.2 单片机引脚功能 5
3.1.3 单片机最小系统 6
3.2 超声波测距模块设计 7
3.2.1 超声波传感器介绍 7
3.2.2 超声波测距工作原理 7
3.3超声波发射电路设计 8
3.4超声波接收电路设计 9
3.5 显示报警单元设计 10
3.6 复位电路设计 11
3.7 时钟电路设计 12
3.8 硬件系统整体电路 13
第四章 系统软件设计 15
4.1 主程序设计 15
4.2 中断程序设计 16
4.3 显示模块和蜂鸣器报警程序 17
4.4 超声波测距模块设计 18
第五章 系统调试和仿真 20
5.1 软件程序调试 20
5.2 系统软件仿真 20
5.2.1 Proteus软件仿真 20
5.2.2 串口调试仿真 21
第六章 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
系统误差分析 23
6.1 超声波传播速度对测距的影响 23
6.2 电路自身的影响 23
结 论 25
致 谢 26
参考文献 27
第一章 绪论
1.1课题的背景及意义
自从改革开放以来，我国的经济水平持续不断地增长，人们的生活质量也越来越好，各种各样的交通工具都得到了极大的发展。其中尤其以汽车的发展速度最快，它的发展为人们出行带来了更多的便利，在生活和生产方面也给人们带来了更多的便利，给人们创造了一个健康、舒服、方便的生活环境和工作环境。汽车经过几个世纪的发展，已经是人们日常出行中不可或缺的一部分了。
但是随着各式车辆的发明越来越多，汽车的数量越来越多，交通事故的发生也越来越多，人们也越来越关注道路行驶安全。特别是在公路交通方面，随着汽车的价格越来越便宜，拥有汽车的家庭也越来越多，随之而来的交通安全问题也越来越多。
现在交通安全问题已经引起了越来越多人的关注，由于我国人口基数大，因此我国现在已经是世界上发生交通事故最多的国家。自从改革开放以来，我国的经济发展迅速，拥有汽车的家庭也越来越多，随着全国车辆数量的增加，交通事故也在逐年递增。根据报道所知，2016年中国公共道路交通事故864.3万起，同比增加65.9万起，上升16.5%。其中，涉及人员伤亡的道路交通事故二十余万起，造成六万多人死亡、二十余万人受伤。道路交通事故万车死亡率为2.14，同比上升2.9%。随着交通事故的增加，导致越来越多的家庭家破人亡，无数幸福美满的家庭都因交通事故而毁于一旦。
因此，如何能更好的提高汽车行驶安全成为了越来越多人关注的问题，人们在这方面的投入也越来越多，在世界各地对于车辆预警防撞装置的研究也越来越多。现在车辆上普遍使用的预警防撞装置是安全气囊，然而这个方法却不能从根源上处理车辆行驶的安全问题。发生交通事故的原因一般有两个方面，一方面车辆行驶速度太快，人们根本反应不过来，另一方面是车辆距离太近，驾驶员根本无法快速让车停下来，交通事故也就不可避免了。所以我们应该将注意力放在车辆预警装置的研究上，在车辆发生相撞事故前早早提醒驾驶员，这样就应该可以大大降低交通事故发生的概率。
1.2课题要求和设计方法
本课题的设计要求是设计一个车辆预警防撞的装置，对车辆周围四个方向可能的碰撞发出预警，本次设计的是一种基于AT89C51单片机的车辆预警防撞装置，主要利用单片机对超声波传感器采集的模拟数据进行存储及处理。当超声波传感器检测到汽车前方障碍物与汽车距离小于安全距离时，系统会快速地进行声光报
警。实时采集汽车与前方障碍物距离的变化情况，及时了解当前所处距离是否处于安全环境。我们可以通过超声波传感器来算出超声波信号到障碍物之间的距离，使用单片机来接收传送回来的数据并进行分析，在数码管上显示与障碍物的距离，保证能够准确准时地接收信息，当检测距离小于安全距离时，蜂鸣器同时开始工作，发出报警声响。
第二章 课题方案的设计和论证
2.1系统总体方案
本次设计的核心是AT89C51单片机，一切以单片机为基础，我所设计的系统主要有硬件电路和软件电路两部分，它的特点是系统化和多样化，充分利用了超声波的优点，将单片机和超声波测距系统结合起来，设计出了一个以AT89C51单片机为核心的车辆预警防撞系统。其系统原理框架图如图21所示：
图21 系统原理框架图
2.2超声波测距原理论证
超声波的频率高于20000Hz，它的优点有很多，例如它的指向性好几乎沿直接传播，穿透力强且不会破坏物体，它的信号比较容易采集，由于超声波的特性，现在它广泛应用于各个方面，比如说消毒、测速、凿孔、还有医院的B超等等。我们利用车辆上安装的发射器来发射信号，发射信号的同时计时器开始工作，信号在空气中自由传播，当信号在传播时碰到障碍物会折射回来，这时接收器接收到折射回来的信号时则计时器停止工作。我们知道超声波在空气中的传播速度约为340m/s，利用计时器上显示的时间t，我们就可以算出信号到障碍物之间的距离s，利用公式s就可以算出我们想要的数据了。下图就是超声波测距原理22：
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题的背景及意义 1
1.2 课题要求和设计方法 1
第二章 课题方案的设计和论证 3
2.1 系统总体方案 3
2.2 超声波测距原理论证 3
第三章 系统硬件电路设计 5
3.1 单片机系统设计 5
3.1.1 单片机选择 5
3.1.2 单片机引脚功能 5
3.1.3 单片机最小系统 6
3.2 超声波测距模块设计 7
3.2.1 超声波传感器介绍 7
3.2.2 超声波测距工作原理 7
3.3超声波发射电路设计 8
3.4超声波接收电路设计 9
3.5 显示报警单元设计 10
3.6 复位电路设计 11
3.7 时钟电路设计 12
3.8 硬件系统整体电路 13
第四章 系统软件设计 15
4.1 主程序设计 15
4.2 中断程序设计 16
4.3 显示模块和蜂鸣器报警程序 17
4.4 超声波测距模块设计 18
第五章 系统调试和仿真 20
5.1 软件程序调试 20
5.2 系统软件仿真 20
5.2.1 Proteus软件仿真 20
5.2.2 串口调试仿真 21
第六章 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
系统误差分析 23
6.1 超声波传播速度对测距的影响 23
6.2 电路自身的影响 23
结 论 25
致 谢 26
参考文献 27
第一章 绪论
1.1课题的背景及意义
自从改革开放以来，我国的经济水平持续不断地增长，人们的生活质量也越来越好，各种各样的交通工具都得到了极大的发展。其中尤其以汽车的发展速度最快，它的发展为人们出行带来了更多的便利，在生活和生产方面也给人们带来了更多的便利，给人们创造了一个健康、舒服、方便的生活环境和工作环境。汽车经过几个世纪的发展，已经是人们日常出行中不可或缺的一部分了。
但是随着各式车辆的发明越来越多，汽车的数量越来越多，交通事故的发生也越来越多，人们也越来越关注道路行驶安全。特别是在公路交通方面，随着汽车的价格越来越便宜，拥有汽车的家庭也越来越多，随之而来的交通安全问题也越来越多。
现在交通安全问题已经引起了越来越多人的关注，由于我国人口基数大，因此我国现在已经是世界上发生交通事故最多的国家。自从改革开放以来，我国的经济发展迅速，拥有汽车的家庭也越来越多，随着全国车辆数量的增加，交通事故也在逐年递增。根据报道所知，2016年中国公共道路交通事故864.3万起，同比增加65.9万起，上升16.5%。其中，涉及人员伤亡的道路交通事故二十余万起，造成六万多人死亡、二十余万人受伤。道路交通事故万车死亡率为2.14，同比上升2.9%。随着交通事故的增加，导致越来越多的家庭家破人亡，无数幸福美满的家庭都因交通事故而毁于一旦。
因此，如何能更好的提高汽车行驶安全成为了越来越多人关注的问题，人们在这方面的投入也越来越多，在世界各地对于车辆预警防撞装置的研究也越来越多。现在车辆上普遍使用的预警防撞装置是安全气囊，然而这个方法却不能从根源上处理车辆行驶的安全问题。发生交通事故的原因一般有两个方面，一方面车辆行驶速度太快，人们根本反应不过来，另一方面是车辆距离太近，驾驶员根本无法快速让车停下来，交通事故也就不可避免了。所以我们应该将注意力放在车辆预警装置的研究上，在车辆发生相撞事故前早早提醒驾驶员，这样就应该可以大大降低交通事故发生的概率。
1.2课题要求和设计方法
本课题的设计要求是设计一个车辆预警防撞的装置，对车辆周围四个方向可能的碰撞发出预警，本次设计的是一种基于AT89C51单片机的车辆预警防撞装置，主要利用单片机对超声波传感器采集的模拟数据进行存储及处理。当超声波传感器检测到汽车前方障碍物与汽车距离小于安全距离时，系统会快速地进行声光报
警。实时采集汽车与前方障碍物距离的变化情况，及时了解当前所处距离是否处于安全环境。我们可以通过超声波传感器来算出超声波信号到障碍物之间的距离，使用单片机来接收传送回来的数据并进行分析，在数码管上显示与障碍物的距离，保证能够准确准时地接收信息，当检测距离小于安全距离时，蜂鸣器同时开始工作，发出报警声响。
第二章 课题方案的设计和论证
2.1系统总体方案
本次设计的核心是AT89C51单片机，一切以单片机为基础，我所设计的系统主要有硬件电路和软件电路两部分，它的特点是系统化和多样化，充分利用了超声波的优点，将单片机和超声波测距系统结合起来，设计出了一个以AT89C51单片机为核心的车辆预警防撞系统。其系统原理框架图如图21所示：
图21 系统原理框架图
2.2超声波测距原理论证
超声波的频率高于20000Hz，它的优点有很多，例如它的指向性好几乎沿直接传播，穿透力强且不会破坏物体，它的信号比较容易采集，由于超声波的特性，现在它广泛应用于各个方面，比如说消毒、测速、凿孔、还有医院的B超等等。我们利用车辆上安装的发射器来发射信号，发射信号的同时计时器开始工作，信号在空气中自由传播，当信号在传播时碰到障碍物会折射回来，这时接收器接收到折射回来的信号时则计时器停止工作。我们知道超声波在空气中的传播速度约为340m/s，利用计时器上显示的时间t，我们就可以算出信号到障碍物之间的距离s，利用公式s就可以算出我们想要的数据了。下图就是超声波测距原理22：
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